java学习--HashSet

一、HashSet 是什么？

HashSet 是 Java 集合框架中java.util包下的实现类，它实现了Set接口，底层基于 HashMap 实现（可以理解为 HashSet 是 HashMap 的 “马甲”，只使用了 HashMap 的 key 部分，value 是一个固定的空对象）。

核心特点：

无序：存储的元素不会按插入顺序、大小顺序等排列（底层是哈希表，元素位置由哈希值决定）。
不可重复：不允许存储重复元素（通过hashCode()+equals()方法保证）。
允许 null 值：但只能有一个 null（因为不可重复）。
非线程安全：多线程环境下直接使用会有并发问题，可通过Collections.synchronizedSet(new HashSet<>())包装。
查询 / 增删效率高：理想情况下时间复杂度为O(1)（哈希值不冲突时）。

二、核心原理（去重逻辑）

HashSet 判断两个元素是否重复的规则：

先调用元素的hashCode()方法，获取哈希值；
如果哈希值不同，直接判定为不同元素，存入集合；
如果哈希值相同，再调用equals()方法：
- equals()返回true：判定为重复元素，不存入；
- equals()返回false：判定为不同元素，存入（哈希冲突，会以链表 / 红黑树形式存储）。

注意：如果自定义类作为 HashSet 元素，必须重写hashCode()和equals()方法，否则无法正确去重（默认使用 Object 类的方法，按内存地址判断）。

三、常用操作示例

下面是 HashSet 核心操作的完整代码，可直接运行：

import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { // 1. 创建 HashSet 对象 HashSet<String> set = new HashSet<>(); // 2. 添加元素（add） set.add("Apple"); set.add("Banana"); set.add("Orange"); set.add("Apple"); // 重复元素，不会被添加 set.add(null); // 允许添加一个 null System.out.println("初始集合：" + set); // 输出无序，比如 [null, Apple, Banana, Orange] // 3. 判断元素是否存在（contains） boolean hasBanana = set.contains("Banana"); System.out.println("是否包含Banana：" + hasBanana); // true // 4. 获取集合大小（size） System.out.println("集合大小：" + set.size()); // 4 // 5. 删除元素（remove） set.remove("Orange"); set.remove(null); System.out.println("删除后集合：" + set); // [Apple, Banana] // 6. 遍历 HashSet（三种方式） // 方式1：增强 for 循环（最常用） System.out.println("增强for循环遍历："); for (String fruit : set) { System.out.println(fruit); } // 方式2：迭代器 System.out.println("迭代器遍历："); Iterator<String> iterator = set.iterator(); while (iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); } // 方式3：forEach 方法（Java 8+） System.out.println("forEach遍历："); set.forEach(System.out::println); // 7. 清空集合（clear） set.clear(); System.out.println("清空后是否为空：" + set.isEmpty()); // true // 8. 自定义类作为元素（需重写 hashCode 和 equals） HashSet<Student> studentSet = new HashSet<>(); studentSet.add(new Student(1, "张三")); studentSet.add(new Student(1, "张三")); // 重复元素，不会添加 studentSet.add(new Student(2, "李四")); System.out.println("学生集合大小：" + studentSet.size()); // 2 } // 自定义学生类（重写 hashCode 和 equals 保证去重） static class Student { private int id; private String name; public Student(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } // 重写 hashCode：根据 id 和 name 生成哈希值 @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + id; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } // 重写 equals：id 和 name 都相同则判定为同一对象 @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false; Student other = (Student) obj; return id == other.id && (name == null ? other.name == null : name.equals(other.name)); } } }

四、HashSet vs TreeSet vs LinkedHashSet

特性	HashSet	TreeSet	LinkedHashSet
底层结构	哈希表（HashMap）	红黑树（TreeMap）	哈希表 + 双向链表
有序性	无序	自然顺序 / 自定义排序	插入顺序
去重规则	hashCode() + equals()	实现 Comparable/Comparator	hashCode() + equals()
允许 null	是（仅一个）	否	是（仅一个）
效率	高（O (1)）	中（O (log n)）	高（略低于 HashSet）
适用场景	无需有序、高效去重	需要排序的去重场景	需要保留插入顺序的去重